轨道交通牵引供电系统及其控制方法、系统及相关组件技术方案

本申请公开了一种轨道交通牵引供电系统，包括：高压交流供电母线、多个双向变流器、为列车供电的直流供电母线、多组站内设备；每个双向变流器的一端均与高压交流供电母线连接，另一端均与直流供电母线连接；每组站内设备均与高压交流供电母线连接。本申请利用双向变流器连接直流供电母线和交流供电母线，灵活分配直流供电母线和交流供电母线上的功率输出大小和方向，主动控制降低了可能出现的网压波动，同时实现了电压变换、制动反馈、谐波治理和无功补偿，进而提高了再生制动能量回收效率和牵引供电效率，从而实现整个供配电网络的绿色、可控、安全、高效、智能化运行。本申请还相应公开了一种轨道交通牵引供电系统的控制方法、系统及相关组件。统及相关组件。统及相关组件。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通牵引供电系统及其控制方法、系统及相关组件


[0001]本专利技术涉及轨道交通牵引供电领域，特别涉及一种轨道交通牵引供电系统及其控制方法、系统及相关组件。

技术介绍

[0002]当前，国内外城市轨道交通供电通常均采用DC1500V/750V进行供电，且均采用二极管整流机组从35kV或10kV交流电网取电，一个牵引变电所通常包括两个12脉冲整流器构成24脉冲整流机组为直流牵引网供电。同时出于节能减排，轨道线路中会设置能馈装置，用于将列车制动能馈反馈至交流电网，做到能量的二次利用。
[0003]由于牵引供电系统不控整流、脉冲式用能等特点，导致系统中存在大量低次谐波、功率因数不高，需要额外配置谐波治理和无功补偿装置，同时因为二极管下垂特性，导致网压波动较大，线路损耗占比高。
[0004]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种轨道交通牵引供电系统及其控制方法、系统及相关组件，利用双向变流器替换原二极管整流机组，避免了二极管下垂特性导致的网压波动，提高了牵引供电效率，进一步提升了供电网络的电能质量。其具体方案如下：
[0006]一种轨道交通牵引供电系统，包括：高压交流供电母线、多个双向变流器、为列车供电的直流供电母线、多组站内设备；
[0007]每个所述双向变流器的一端均与所述高压交流供电母线连接，另一端均与所述直流供电母线连接；
[0008]每组所述站内设备均与所述高压交流供电母线连接。
[0009]优选的，所述轨道交通牵引供电系统还包括：
[0010]与所述高压交流供电母线连接的新能源发电系统。
[0011]优选的，所述轨道交通牵引供电系统还包括：
[0012]与所述直流供电母线连接的储能设备。
[0013]优选的，所述高压交流供电母线具体为：
[0014]由母联开关连接、分别由不同的高压交流电源供电的多个高压交流供电母线。
[0015]优选的，所述轨道交通牵引供电系统还包括：
[0016]向所述双向变流器输出控制信号的ECMS。
[0017]优选的，所述ECMS用于根据所述双向变流器的电气状态信息进行最优潮流计算确定所述控制信号。
[0018]优选的，所述ECMS与所述双向变流器利用光纤或4G通信模块建立通信链路。
[0019]优选的，所述ECMS与ATS连接，还用于根据所述ATS的车辆运行信息确定所述控制
信号。
[0020]相应的，本申请还公开了一种轨道交通牵引供电系统的控制方法，应用于如上文任一项所述轨道交通牵引供电系统，所述控制方法包括：
[0021]构建所述轨道交通牵引供电系统的算法模型；
[0022]获取所述轨道交通牵引供电系统的电气状态信息；
[0023]利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号。
[0024]优选的，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号之前，还包括：
[0025]通过ATS获取所述列车的车辆运行信息，所述车辆运行信息包括运行速度和运行功率；
[0026]所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，包括：
[0027]根据所述车辆运行信息得到车辆预测位置；
[0028]利用所述算法模型、所述电气状态信息、所述车辆运行信息和所述车辆预测位置，按照所述列车的就近供电原则进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号，以使所述列车按预设节能曲线运行。
[0029]优选的，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，还包括：
[0030]向所述轨道交通牵引供电系统的储能设备输出调控信号。
[0031]优选的，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，还包括：
[0032]向站内设备输出调控信号。
[0033]优选的，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个变流器输出控制信号的过程，还包括：
[0034]向所述轨道交通牵引供电系统的新能源发电系统输出调控信号。
[0035]优选的，所述构建所述轨道交通牵引供电系统的算法模型的过程，包括：
[0036]将双向变流器等效为串联的等效内电阻和理想电压源；
[0037]将列车等效为受控电流源；所述受控电流源的功率根据所述列车的车辆运行信息确定。
[0038]优选的，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，具体包括：
[0039]利用所述算法模型和所述电气状态信息进行潮流计算，确定当前算法模型的网络潮流状态；
[0040]根据所述网络潮流状态及系统优化目标函数，确定所述控制信号；
[0041]向多个所述双向变流器输出所述控制信号，以使所述轨道交通牵引供电系统达到系统优化目标函数的目标。
[0042]优选的，所述系统优化目标函数包括：
[0043]系统有功功率最小目标函数、和/或系统损耗最小目标函数、和/或系统最大需量
最小目标函数、和/或系统运行成本最小目标函数。
[0044]相应的，本申请还公开了一种轨道交通牵引供电系统的控制系统，应用于如上文任一项所述轨道交通牵引供电系统，所述控制系统包括：
[0045]模型构建模块，用于构建轨道交通牵引供电系统的算法模型；
[0046]信息获取模块，用于获取所述轨道交通牵引供电系统的电气状态信息；
[0047]计算模块，用于利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个变流器输出控制信号；
[0048]每个所述变流器的一端与高压交流供电母线连接，另一端均与直流供电母线连接；
[0049]所述直流供电母线为列车供电。
[0050]优选的，所述信息获取模块还用于：
[0051]通过ATS获取所述列车的车辆运行信息，所述车辆运行信息包括运行速度和运行功率；
[0052]相应的，所述计算模块还用于：
[0053]根据所述车辆运行信息得到车辆预测位置；
[0054]利用所述算法模型、所述电气状态信息、所述车辆运行信息和所述车辆预测位置，按照所述列车的就近供电原则进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号，以使所述列车按预设节能曲线运行。
[0055]优选的，所述计算模块还用于：
[0056]向所述轨道交通牵引供电系统的储能设备输出调控信号。
[0057]优选的，所述计算模块还用于：
[0058]向站内设备输出调控信号。
[0059]优选的，所述计算模块还用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通牵引供电系统，其特征在于，包括：高压交流供电母线、多个双向变流器、为列车供电的直流供电母线、多组站内设备；每个所述双向变流器的一端均与所述高压交流供电母线连接，另一端均与所述直流供电母线连接；每组所述站内设备均与所述高压交流供电母线连接。2.根据权利要求1所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，还包括：与所述高压交流供电母线连接的新能源发电系统。3.根据权利要求1所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，还包括：与所述直流供电母线连接的储能设备。4.根据权利要求1所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，所述高压交流供电母线具体为：由母联开关连接、分别由不同的高压交流电源供电的多个高压交流供电母线。5.根据权利要求1至4任一项所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，还包括：向所述双向变流器输出控制信号的ECMS。6.根据权利要求5所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，所述ECMS用于根据所述双向变流器的电气状态信息进行最优潮流计算确定所述控制信号。7.根据权利要求6所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，所述ECMS与所述双向变流器利用光纤或4G通信模块建立通信链路。8.根据权利要求5所述轨道交通牵引供电系统，其特征在于，所述ECMS与ATS连接，还用于根据所述ATS的车辆运行信息确定所述控制信号。9.一种轨道交通牵引供电系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述轨道交通牵引供电系统，所述控制方法包括：构建所述轨道交通牵引供电系统的算法模型；获取所述轨道交通牵引供电系统的电气状态信息；利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号。10.根据权利要求9所述控制方法，其特征在于，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号之前，还包括：通过ATS获取所述列车的车辆运行信息，所述车辆运行信息包括运行速度和运行功率；所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，包括：根据所述车辆运行信息得到车辆预测位置；利用所述算法模型、所述电气状态信息、所述车辆运行信息和所述车辆预测位置，按照所述列车的就近供电原则进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号，以使所述列车按预设节能曲线运行。11.根据权利要求9所述控制方法，其特征在于，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，还包括：向所述轨道交通牵引供电系统的储能设备输出调控信号。12.根据权利要求9所述控制方法，其特征在于，所述利用所述算法模型和所述电气状
态信息进行最优潮流计算，并向多个双向变流器输出控制信号的过程，还包括：向站内设备输出调控信号。13.根据权利要求9所述控制方法，其特征在于，所述利用所述算法模型和所述电气状态信息进行最优潮流计算，并向多个变流器输出控制信号的过程，还包括：向所述轨道交通牵引供电系统的新能源发电系统输出调控信号。14.根据权利要求9至13任一项所述控制方法，其特征在于，所述构建所述轨道交通牵引供电系统的算法模型的过程，包括：将双向变流器等效为串联的等效内电阻和理想电压源；将列车等效为受控电流源；所述受控电流源的功率根据所述列车的车辆运行信息确定。15.根据权利要求14所述控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐绍龙，饶沛南，陈洁莲，张敏，王雄，翁星方，尹维恒，陈广赞，李红波，胡平，蔡宇峰，陶洪亮，吴雪峰，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：